## EFISIENSI POWER ENGINE TRUCK PERGERAKAN DINAMIS DENGAN MENGUBAH RATIO FINAL GEAR  PADA TRUCK KAPASITAS 30 TON

## Hadi Pranoto
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana Jl. Raya Meruya Selatan, Kembangan, Jakarta 11650 Email : hadi.pranoto@mercubuana.ac.id
Abstrak --  Final  Gear  terdiri  dari  pinion  gear  dan  ring  gear,  yang  terletak  di  dalam  differential  atau gardan.  Terdapat  hubungan  antara  final  gear pada pinion gear dengan  efisiensi daya / power engine kendaraan  atau  truck.  Daya/Power  Engine  pada  truck  dinyatakan  dalam  satuan  hp  dimana  Power yang  dibutuhkan  kendaraan  di  pengaruhi  oleh  daya  tahanan  gelinding,  daya  tahanan  udara,  daya tahanan  kelandaian,  daya  energi  kinetis  dan  daya  internal  engine.  Awal  penelitian  dimulai  dengan pemilihan  jenis  pinion  gear  baik  dari  sisi  harga,  material,  jumlah  gigi,  suku  cadang  dan  kesesuaian dengan  pasangannya.  Dari  hasil  pemilihan  tersebut  ada  2  jenis  dari  3  jenis  pinion  gear  yang  ada  di pasaran dan 2 jenis tersebut menjadi sample penelitian. Yaitu jenis pinion gear dengan jumlah gigi 11 dan jumlah gigi 12. Sedangkan pasangannya yaitu ring gear dengan jumlah gigi  37. Dalam penelitian efisiensi  power  engine  truck  kapasitas  30  ton  ini  dikondisikan  dengan  3  variasi grade jalan ( 4%, 6% dan 8%) dalam 3 kali pengujian. Dari hasil pengujian tersebut diperoleh hasil bahwa gigi pinion dengan jumlah  11  memiliki  efisiensi  power  engine  68,5  %,  sedangkan  untuk  gigi  pinion  jumlah  12  memiliki efisiensi  power  engine  65,1  %.  Jadi  kesimpulannya  gigi  pinion  dengan  jumlah  11  lebih  efisien  3,4  % dibanding  dengan  gigi  pinion  dengan  jumlah  12.  Sehingga  gigi  pinion  jumlah  11  mampu  menghemat tenaga engine dan menghemat konsumsi bahan bakar engine.
Kata kunci : Final Gear, Pinion Gear, Power Engine
Abstract -- Final Gear consists of pinion gear and the ring gear, which is located in the differential or axle. There is a relationship between the final gear to pinion gear with power efficiency/power engine vehicle or truck. Power Engine at truck expressed in hp units where power is needed is influenced by the  power  vehicle  roll  resistance,  air  resistance  power,  power  flatness  prisoners,  kinetic  energy  and internal  power  engine.  Early  research  begins  with  the  selection  of  the  pinion  gear  in  terms  of  price, material,  number  of  teeth,  parts  and  conformity  with  his  partner.  Based  on  election  survey  there  are two types of 3 types of pinion gear on the market and 2 types into the study sample. That kind of pinion gear with the number of teeth 11 and 12. While the number of teeth that mate with the ring gear tooth number  37.  In  a  study  of  power  efficiency  of  30  ton  capacity  truck  engine  is  conditioned  with  3 variations  grade  road  (4%,  6%  and  8%)  in  the  3  times  of  testing.  Based  on  the  test  results  obtained with the result that the pinion gear 11 has a number of engine power efficiency of 68.5%, whereas for the pinion gear 12 has a number of engine power efficiency of 65.1%. So in conclusion the pinion gear with  the  number  11,  more  efficient  3.4%  compared  with  the  pinion  gear  with  the  number  12.  So  the pinion gear 11 is able to save on the amount of engine power and fuel consumption saving engine.
Keywords : Final Gear, Pinion Gear, Power Engine

## 1. PENDAHULUAN
Dalam  usaha  di  bidang  pertambangan batubara faktor alat penambang menjadi sesuatu yang  sangat  vital  selain  desain  tambang  dan operator.  Oleh  sebab  itu  alat  pemindah  tanah (OB)  menjadi  perhatian  khusus  terutama  jenis dump  truck.  Kapasitas  muat,  kemampuan menanjak  dan  produktivitas  menjadi  faktor penentu sebuah penambangan akan untung atau tidak.  Sehingga  dengan  lokasi  kerja  atau  jalan tambang  yang  ber-contour  harus  di  perhatikan oleh  user  saat  memilih  alat  pemindah  material
atau  dump  truck.  Salah  satunya  adalah  daya tanjak  truck.  Dimana  jalan  tambang  memiliki spesifikasi  bahwa  grade  jalan  tidak  boleh melebihi dari grade 8%.
Kenyataan  yang  ada  bahwa  truck  dengan merek  tertentu  terkadang  tidak  di  persenjatai dengan  kemampuan  menanjak  yang  ekstrim. Sehingga  sebuah  fenomena  di  jalan  tambang adalah  disaat  truck  menanjak  pada  kondisi- kondisi yang ekstrim. Daya tanjak ini di pengaruhi oleh  beberapa  faktor  diantaranya  max  torque
engine,  gear  ratio  transmisi,  gear  ratio  axle  dan tyre.
Dalam  penulisan  ini  gear  ratio  axle  cukup memungkinkan  untuk  di  modifikasi  dengan  jenis yang  lain.  Karena  dalam  gear  ratio  axle  ada differential  yang  memungkinkan  user  untuk mengganti perbandingan giginya. Dengan demikian  diharapkan  dapat  menjawab  apa  yang akan  terjadi  apabila  perbandingan  gigi  pada differential  diperkecil.  Penulis  akan  membuat sebuah  analisa  sederhana  mengenai  perubahan perbandingan  gigi  pada  differential  ini.  Hal  ini akan  penulis  hubungkan  dengan  efisiensi  Power Engine saat bergerak dinamis.

## 2. DASAR TEORI
Differential atau  sering  dikenal  dengan nama gardan (Bahasa Inggris: diffferential ; yang berarti    pembeda)  adalah  komponen  yang  ada dalam rangkaian penggerak ( power train ) kendaraan  /  alat  berat    yang   mempunyai  fungsi utama  utama  untuk  membedakan  putaran  roda kiri  dan  kanan  pada  saat  unit  sedang  berbelok. Tujuannya  agar  unit  dapat  berbelok  dengan  baik tanpa  membuat  kedua  ban  menjadi  slip  atau tergelincir.  Gardan juga berfungsi untuk merubah gerak  putar  poros  propeler  menjadi  gerak  maju atau mundur pada roda.

## Gambar 1. Differential
Daya  tanjak didefinisikan  sebagai  daya atau  power  yang  di  butuhkan  kendaraan  untuk mendaki  sebuah  tanjakan  atau  merayap  di tanjakan. Biasanya, daya tanjak dipengaruhi oleh tahanan-tahanan yang terjadi.
Dalam  beberapa  referensi  daya  tanjak merupakan  selisih  dari  total  power  engine  yang tersedia dengan daya yang dibutuhkan kendararaan  saat  menanjak.  Apabila  selisih antara  power  engine  max  dengan  daya  tanjak bernilai  negatif    maka  kendaraan  atau  alat tersebut    tidak  akan  mampu  menanjak.  Bahkan
akan mundur apabila kendaraan tidak di rem atau segera pindah gigi yang lebih rendah.
Gambar 2. Tahanan Kendaraan
Daya  atau  Power  yang  bekerja  pada kendaraan atau truck adalah:
A. Daya  Tahanan  Gelinding  ( Power  Rolling Resistance )
Power Rolling Resistance di rumuskan sbb:
(1) Dimana: Pr = Power Rolling Resitance , dalam satuan HP v  = Kecepatan kendaraan, dalam satuan mph Cp = Koefisien rolling   resistance GVW  = Gross  Vehicle  Wieght ,  dalam  lb  6,1  dan
0,06 = konstanta
B. Daya  Tahanan  Kelandaian  ( Power  Grade Resistance ) Daya  untuk  tahanan  kelandaian  di  formulakan sbb :
(2) Dimana ; Pg = Power grade resistance G = Grade dalam satuan % v  = Kecepatan dalam satuan mph GVW  =  Berat  kendaraan Gross  Vehicle  Weight
dalam lb 37.500 = Konstanta C.
Daya  Tahanan  Aerodinamis  ( Power  Air Resistance )
Untuk  daya  tahanan  aerodinamis  dapat  di rumuskan dengan 2 rumus :
(3) Atau ;
(4) Dimana;
Pa = Daya aerodinamis  dalam HP FA = Frontal Area dalam satuan ft 2 , m 2
v   = Kecepatan kendaraan ( mph, m/s ) Cd = Koefisien gaya tarik udara ρ   = Massa jenis udara ; 1,292 kg/m 3
D. Daya  Kelengkapan  Kendaraan  ( Power Accessories )
Daya aksesoris atau beban kelengkapan kendaraan  adalah  beban  daya  dari  AC, fan , kompresor, power steering, electric , lampu-lampu dll.
Total daya dari beban-beban di atas di rumuskan sbb :
P acc = P fan + P ps + P ac + P c + P e +P l (5)
Untuk  menghitung  daya-daya  aksesoris  ini memang cukup sulit, sehingga dalam hal ini bisa diasumsikan  dan  di  perkirakan  total  daya-daya diatas adalah ( P acc ) sekitar 5 – 10 HP

## E.
Daya Engine (Flywheel Horsepower)
Untuk  menghitung  daya engine / Horse  Power Engine yang dibutuhkan kendaraan adalah:
(6) Dimana, P eng =  Daya  engine  (horsepower  engine)  dalam satuan HP P req = Daya yang dibutuhkan dalam HP = Pa + Pr + Pg + Pk P acc = Daya aksesoris dalam HP E DT = Efesiensi drive train ( mengacu tabel 3 ) Efesiensi  drive  train  atau  mechanical  efesiensi dengan rumus:
(7) E T = Efesiensi Transmisi E A = Efesiensi Axle drive train Untuk menghitung E DT mengacu pada table 4

## 3. METODE PENELITIAN
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk menguji pengaruh perubahan penggantian differential type 20x27 (GR 1,35)  dan differential type 15x27  (GR  1,8)  terhadap  kemampuan menanjak dump truck tersebut.
Data  penelitian  merupakan  data  primer, yang langsung penulis dapatkan dari eksperimen atau hasil pengujian.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1.  Kondisi Medan Pengujian
Kondisi medan pengujian dirancang dengan  ketentuan  seperti  tercantum  pada  Tabel 1 dan Gambar 3.
Tabel 1. Segmen Jalan Pengujian JALAN PIT 1 & 2 Segment Grade ( % ) Jarak ( m ) A – B 4% 500 B – C 6 % 500 C – D 8 % 500 Total 1500
Gambar 3. Penampang Melintang Segmen Jalan
Pengujian  dilakukan  dengan  mengukur dan  mencatat  beberapa  parameter  tetap  dan paramater bebas. Diantaranya dilakukan pengukuran  terhadap  variabel  bebas,  yaitu: putaran  mesin  dan  kecepatan  kendaraan. Sedangkan  pengukuran  terhadap  variabel  tetap, yaitu:  speed  yang  gunakan  hanya  1L  dan  1H, variasi grade hanya ada 3 yaitu : 4%, 6% dan 8%, dan  beban  kendaraan  muatan  (GVW)  =  41.500 kg.

## 4.2.  Hasil  Penelitian
Hasil-hasil pengujian uji differential diperlihatkan  pada  Tabel  2  hingga  Tabel  5. Kemudian,  Gambar  4  hingga  Gambar  5 memperlihatkan  grafik  dari  hasil  pengujian  yang telah dilakukan.
Tabel 2. Uji Differential 11 x 37 Grade UJI 1 ( HP ) UJI 2 ( HP ) UJI 3 ( HP ) 1L 1H 1L 1H 1L 1H 4% 87,6 102,4 127,1 150,9 57,7 66,2 6% 110,1 122,5 163,8 194,6 68,9 79,6 8% 126,0 97,7 190,2 225,9 84,1 97,7 Average  107,9 107,6 160,3 190,5 70,2 81,2
Tabel 3. Rerata Uji Differential 11 x 37 Grade AVERAGE 1L ( HP ) 1H ( HP ) 4% 90,8 106,5 6% 114,3 132,2 8% 133,4 140,4 Average 112,8 126,4 Gambar 4. Daya Tanjak Gear 11 x 37 Tabel 4. Rerata Uji Differential 12 x 37 Grade UJI 1 ( HP ) UJI 2 ( HP ) UJI 3 ( HP ) 1L 1H 1L 1H 1L 1H 4% 90,0 110,8 133,3 158,7 65,9 76,2 6% 115,9 140,0 171,6 204,2 79,8 92,7 8% 140,2 160,6 206,7 245,9 90,4 105,3 Average 103,0 125,4 152,5 181,5 72,9 84,4 Tabel 5. Rerata Uji Differential 12 x 37 Grade AVERAGE 1L ( HP ) 1H ( HP ) 4% 96,4 115,2 6% 122,5 145,6 8% 145,7 170,6 Average 121,5 143,8
Gambar 5. Daya Tanjak Gear 12 x 37
Dari  hasil  pengujian  kedua  gear  antara  11  x  37 dengan  12  x  37  maka  diperoleh  prosentase
kenaikan  sebagaimana  terdapat  pada  Tabel  6 dan Gambar 6.
Tabel 6. Prosentase Kenaikan Power
Gambar 6. Kenaikan Daya

## 5. KESIMPULAN
Dari hasil perhitungan data pengujian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut.  Dalam  penelitian  efisiensi  power  engine truck  kapasitas  30  ton  ini  dikondisikan  dengan  3 variasi grade jalan (4%, 6% dan 8%) dalam 3 kali
pengujian.  Ada  Parameter  yang  sama  yaitu muatan  truck  30  ton,  jarak  tempuh  truck  1,5 km, speed gear 1L & 1H dan 3 kali pengujian dengan kecepatan truck rata-rata uji = 20 – 23 km/jam. Dari  3  variasi  grade  jalan  diperoleh  rata- rata  Power  Engine  yang  dibutuhkan  untuk  gigi
pinion  jumlah  gigi  11  speed  1L  adalah  112,8  HP dan speed 1H = 126,4 HP. Sedangkan pada gear pinion  jumlah  12  adalah  speed  1L  =  121,5  HP dan speed 1H = 143,8 HP.
Dari  hasil  pengujian  tersebut  di  peroleh hasil  bahwa  gigi  pinion  dengan  jumlah  11 memiliki efisiensi power  engine  68,5  %, sedangkan  untuk  gigi  pinion  jumlah  12  memiliki efisiensi  power  engine  65,1  %.  Gigi  pinion dengan  jumlah  11  lebih  efisien  3,4  %  dibanding dengan  gigi  pinion  dengan  jumlah  12.  Sehingga gigi  pinion  jumlah  11  mampu  menaikakn  tenaga engine  dan  menghemat  konsumsi  bahan  bakar engine.

## DAFTAR PUSTAKA
Hagendoorm, J.J.M, Konstruksi Mesin 2, Jakarta, PT Rosda Jayaputra. 1992.
Salim,  H.A.  Abbas. Manajemen  Transportasi . Jakarta: PT. Rajagrafindo Persada. 2012. Sudarsono,    I.  dan  Kartika,    A.  A.  G., Studi Pemilihan Alternatif Bentuk Pengadaan Kendaraan Operasional Di Tempat
Pembuangan Akhir Sampah Ngipik Kabupaten Gresik. Seminar  Nasional  VII  Pembangunan Berkelanjutan  Transportasi  dan  Infrastruktur, Surabaya, 2012; 33-42.
Warsowiwoho  B.M.E.,  dan  Harahap,  Gandhi. Bahan  Bakar  Pelumas  Pelumasan  Servis . Jakarta: Pradnya Paramita. 1982.